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Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Nadellager und insbesondere auf ein Nadellager für den Einsatz an einem Pleuel einer Verbrennungsmaschine, das als Verbindung zwischen einem kurbelwellenseitigen Pleuelstangenkopf und einem Kurbelzapfen oder einem kolbenseitigen Pleuelstangenkopf und einem Kolbenbolzen verwendet wird.
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Bei der für hohe Drehzahlen ausgerichteten Verbrennungsmaschine wird zwischen einem kurbelwellenseitigen Pleuelstangenkopf (large end) und einem Kurbel zapfen oder zwischen einem kolbenseitigen Pleuelstangenkopf (small end) und einem Kolbenbolzen häufig ein Wälzlager verwendet. Das für diesen Zweck eingesetzte Wälzlager besteht im Allgemeinen aus einem Nadellager, das so aufgebaut ist, dass der Kurbelzapfen bzw. der Kolbenbolzen als ein innerer Laufring und der kurbelwellenseitige bzw. kolbenseitige Pleuelstangenkopf als ein äußerer Laufring dient, wahrend dazwischen in einer Rollenaufnahme gehaltene Nadellager untergebracht sind. Das so aufgebaute Nadellager umfaßt die Rollenaufnahme sowie die dadurch gehaltenen Nadellager.
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Die Rollenaufnahme des in Zusammenhang mit dem Pleuel verwendeten Nadellagers ist allgemein von einem extern geführten Typ, bei welchem eine Außenfläche der Rollenaufnahme vom äußeren Laufring gleitend geführt wird. Diese Rollenaufnahme ist im Allgemeinen empfindlich gegenüber einer Wärmeentwicklung, die infolge eines Kontaktes zwischen dem Pleuel und der Außenflache der Rollenaufnahme entsteht. Obwohl eine Ölschmierung die Wärmeentwicklung unterdrückt, machen die neueren Geschwindigkeitserhöhungen der Verbrennungsmaschine eine Erhöhung der Schmierfahigkeit erforderlich, so dass zur Unterdrückung der Warmeentwicklung ein Ölfilm gebildet werden kann.
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Zur Erhöhung der Schmierung der extern geführten Rollenaufnahme wurde, wie in 13 dargestellt, vorgeschlagen, eine Außenfläche 52a der jeweiligen Strebe 52 der Rollenaufnahme 51 mit einem bogenförmigen Querschnitt zu versehen, der über einen kleinen Krümmungsradius verfügt, so dass eine offene Kante der entsprechenden, an die jeweilige Tasche angrenzenden Strebe 52 zurückgesetzt werden kann. Entsprechend dieser Bauart kann ein Schmieröl in einem zurückgesetzten Abschnitt in der Außenfläche 52a der Rollenaufnahme 51 gehalten werden.
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Mit dem bogenförmigen Querschnitt ist eine Erhöhung der Schmierfähigkeit allerdings immer noch ungenügend, und es ist schwierig, eine ausreichende Schmierfähigkeit sicherzustellen, insbesondere wenn das Nadellager in einer Umgebung mit hohen Drehzahlen verwendet wird. Ferner erfolgt die Bildung des bogenförmigen Querschnitts der Außenfläche 52a der jeweiligen Strebe 52 im Allgemeinen durch die Verwendung eines Preßformverfahrens, um die Produktivitat sicherzustellen. Durch die Verwendung des Preßformens werden jedoch Grate gebildet, die in die Taschen hineinragen. Diese Grate werden dann wahrend des Betriebs der Nadellager entfernt, und wenn das Gratmaterial zwischen die Laufrillen gelangt, kommt es zu einer Behinderung der Drehung.
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Aus der
DE 2 121 679 A ist ein Nadellager mit einer Rollenaufnahme mit integrierten Taschen zur Aufnahme von Nadelrollen bekannt. Die Ecken an den Streben weisen einen konstanten Krümmungsradius entsprechend der bereits erläuterten
13 dieser Anmeldung auf, so dass die Fähigkeit zur Speicherung von Schmiermittel begrenzt ist.
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Weiterhin ist aus der
US 3 712 694 A ein Kugellager bekannt, bei dem zwischen den einzelnen Kugeln jeweils ein Trennelement lose angeordnet ist. Die Trennelemente weisen gerundete Ecken auf, die der Verringerung des Widerstandes dienen. Da die Trennelemente beim Betrieb des Kugellagers kippen und nicht in der Rollenaufnahme integral ausgebildet sind, ist eine Speicherung von Schmiermittel mit den bekannten Trennelementen nicht möglich.
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Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des Nadellagers für den Einsatz an einem Pleuel vorzusehen, wodurch das Nadellager mit einer hohen Produktivität hergestellt wird.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelost.
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Zur Lösung dieser Aufgaben führt insbesondere, dass die vorliegende Erfindung ein Nadellager zur Verwendung an einem kurbelwellenseitigen bzw. kolbenseitigen Pleuelstangenkopf (großes bzw. kleines Ende der Pleuelstange) vorsieht, welches eine zylindrische Rollenaufnahme, mehrere darin in Umfangsrichtung der zylindrischen Wand in Abständen zueinander angeordnete Taschen aufweist und ferner eine entsprechende Anzahl von Streben aufweist, welche zur Unterbringung der jeweiligen Nadellager jeweils zwischen den benachbarten Taschen angeordnet sind. Die Rollenaufnahme verfügt uber eine Außenfläche, welche während des Betriebs durch eine Innenfläche des kurbelwellenseitigen bzw. kolbenseitigen Pleuelstangenkopfes gleitend geführt wird. Jede Strebe hat eine Ecke, die zwischen den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Streben, die an die benachbarten Taschen angrenzen, und deren Außenflachen begrenzt ist. Die Ecke ist so geformt, dass sie eine nach außen gebogene, abgesenkte Fläche aufweist. Der oben und nachfolgend verwendete Begriff „abgesenkte Fläche“ bezeichnet eine Fläche, die einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius aufweist, der sich graduell in Richtung auf einen Mittelpunkt der Breite der jeweiligen Strebe vergrößert.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft bewirkt das Vorsehen der abgesenkten Flache in einem Abschnitt der Außenflache der Rollenaufnahme, der an die offene Kante der jeweiligen Tasche angrenzt, dass das Schmierol zuruckgehalten und somit eine gleichmäßige Drehung der extern geführten Rollenaufnahme ohne Auslaufen von Schmieröl sichergestellt werden kann. Da der Querschnitt der abgesenkten Flache einen Krummungsradius aufweist, der sich graduell in Richtung Mittelpunkt der Breite der jeweiligen Strebe vergrößert, kann insbesondere während der Hochgeschwindigkeitsdrehung eine verstärkte Schmierung bei minimiertem Temperaturanstieg des Schmieröls vorgenommen werden. Das wirksame Unterdrücken des Temperaturanstiegs des Schmieröls infolge der erfindungsgemäß speziellen Form der abgesenkten Fläche wurde anhand von Versuchen festgestellt. Wenn die abgesenkte Fläche einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius aufweist, der sich langsam in Richtung auf einen Mittelpunkt der Breite der jeweiligen Strebe, wie oben beschrieben, vergrößert, kann das Trommelverfahren vorteilhafterweise eingesetzt werden. Da das Trommelverfahren ein Verfahren ist, bei welchem mehrere Rollenaufnahmen gleichzeitig in einem Mischbehälter oder Tumbler bearbeitet werden können, ist die Produktivität groß und der Einsatz des Trommelverfahrens (tumbling process) bewirkt die Formung der abgesenkten Fläche bei hoher Produktivitat.
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Die abgesenkte Flache, auf die oben Bezug genommen wird, ist eine Fläche, die mit Hilfe eines Trommel- verfahrens gebildet wird. Der Einsatz des Trommelverfahrens bewirkt das Formen der abgesenkten Fläche mit dem speziel- len Querschnitt bei hoher Produktivität.
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Unter der Annahme, dass ein Schnittpunkt zwischen der Außenflache der Rollenaufnahme und einer Linie, die in Berührung mit den beiden gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen, der angrenzenden Tasche gegenüberstehenden Strebe verlauft, mit A bezeichnet wird und eine Linie, die sich parallel zu einer breitenmaßigen Mittellinie der Strebe in einem Abstand von 0,25 mm zu Punkt A in vertikaler Richtung zur breitenmäßigen Mittellinie der Strebe erstreckt, mit C bezeichnet wird, wird ein Absenkbetrag der abgesenkten Fläche, der dem Abstand entlang der Linie C zwischen der Außenfläche der Rollenaufnahme und einer Außenseite der abgesenkten Flache entspricht, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,010 mm und 0,050 mm gewählt. Wird darüber hinaus angenommen, dass eine Linie, die parallel zu einer breitenmäßigen Mittellinie der Strebe in einem Abstand von 0,15 mm zu Punkt A in vertikaler Richtung zu der breitenmäßigen Mittellinie der Strebe verläuft, mit B bezeichnet wird, wird ein Absenkbetrag der abgesenkten Fläche, der dem Abstand entlang der Linie B zwischen der Außenfläche der Rollenaufnahme und der Außenseite der abgesenkten Flache entspricht, in einem Bereich von 0,030 mm und 0,100 mm gewahlt.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Nadellagers der vorhergehend beschriebenen Bauweise vor. Hierbei wird erfindungsgemäß die abgesenkte Fläche der Rollenaufnahme, nachdem diese warmebehandelt wurde, einem Trommelverfahren (tumbling process) unterzogen, bei welchem ein Schleifmaterial verwendet wird, das aus einer Mischung von Schleifpartikeln unterschiedlicher Partikel- größen besteht.
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Die Verwendung der Schleifpartikel unterschiedlicher Partikelgrößen ist insofern vorteilhaft, als die Außenflache der jeweiligen Strebe durch die großen Schleifpartikel geschliffen werden kann, wahrend die kleinen Schleifpartikel Ausbuchtungen entfernen, die in die Taschen hineinragen und durch das Schleifen der Außenfläche der Streben entstehen wurden, und ebenso Grate entfernen, die infolge des Preßformens bei der Bildung der Taschen entstehen wurden. Aus diesem Grund können die jeweiligen Streben in der Rollenaufnahme mit Hilfe des Trommelverfahrens bequemerweise so geformt und profiliert werden, dass die abgesenkte Fläche eine gebogene Form, das heißt, einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius aufweist, der sich graduell in Richtung auf den Mittelpunkt der Breite der jeweiligen Strebe vergrößert. Demgemäß konnen die Streben der Rollenaufnahme mit hoher Produktivität geformt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen naher erläutert. Das Ausfuhrungsbeispiel und die Zeichnungen dienen jedoch nur dem Zwecke der Darstellung und Erläuterung und sind in keiner Weise als einschränkend in Bezug auf den Umfang der vorliegenden Erfindung zu betrachten. In den beigefügten Zeichnungen werden in sämtlichen Ansichten gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, in welchen
- 1A: eine Teil-Querschnittsansicht eines Abschnittes des erfindungsgemäß hergestellten Nadellagers entlang einer senkrechten Linie zur Langsachse des Nadellagers ist;
- 1B: ist eine Teil-Querschnittsansicht in einem vergrößerten Maßstab eines Abschnittes des in 1A dargestellten Nadellagers;
- 2: ist ein Teil-Längsschnitt des Abschnitts des Nadellagers;
- 3: ist eine perspektivische Ansicht einer in einem Nadellager eingesetzten Rollenaufnahme;
- 4: ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Verbrennungsmaschine und zeigt das erfindungsgemäß hergestellte Nadellager als Verbindung zwischen Kolben und Kurbelwelle;
- 5: ist eine Teil-Seitenansicht in einem vergrößerten Maßstab und zeigt den Pleuel und die Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine;
- 6: ist ein Diagramm, in welchem das Verhältnis zwischen dem Absenkbetrag der abgesenkten Fläche und dem Temperaturanstieg dargestellt wird;
- 7: ist ein Diagramm, in welchem das Verhältnis zwischen dem Absenkbetrag der abgesenkten Fläche und der Metall-zu-Metall-Kontaktrate dargestellt wird;
- 8: ist ein Diagramm, in welchem das Verhältnis zwischen der Position der abgesenkten Fläche und dem Absenkbetrag der abgesenkten Flache dargestellt wird;
- 9: ist ein Schema, das das zur Bildung der abgesenkten Fläche verwendete Trommelverfahren darstellt;
- 10A, 10B: zeigen jeweils ein Schema, in welchem die Rollenaufnahme mittels Trommelverfahren bearbeitet wird;
- 11: ist eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Form der Rollenaufnahme;
- 12A: ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren, modifizierten Form der Rollenaufnahme;
- 12B: ist ein Teil-Längsschnitt eines Abschnitts der in 12A dargestellten weiteren, modifizierten Rollenaufnahme und
- 13: zeigt einen Teil eines quergeführten Schnitts durch einen Abschnitt eines herkömmlichen Nadellagers.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die 1 bis 10 beschrieben. Insbesondere mit Bezug auf 4 wird ein Abschnitt einer Verbrennungsmaschine fur beispielsweise ein Motorrad dargestellt, bei welcher ein erfindungsgemäßes Nadellager mit einem Pleuel verwendet wird. Die Verbrennungsmaschine umfaßt einen Zylinder 21 mit einem Hubkolben 22, der über ein Pleuel 23 mit einer Kurbelwelle 24 antreibbar verbunden ist. Die Kurbelwelle 24 wird durch Lager 25, die fest mit dem Motorgehäuse 26 verbunden sind, drehbar gehalten. Das Pleuel 23 verfügt über einander gegenüberliegende kurbelwellenseitige (großes Ende) 23a und kolbenseitige (kleines Ende) 23b Pleuelstangenköpfe, wobei der kurbelwellenseitige Pleuelstangenkopf 23a über ein Lager 28 mit einem Kurbelzapfen 27 der Kurbelwelle 24 drehbar verbunden ist, während der kolbenseitige Pleuelstangenkopf 23b über ein Lager 30 drehbar mit einem Kolbenbolzen 29 verbunden ist, der fest am Kolben 22 und mit diesem beweglich angebracht ist. Das erfindungsgemaße Nadellager 1 wird in der nachfolgend beschriebenen Weise in einem oder in beiden der kurbelwellenseitigen 23a und kolbenseitigen 23b Pleuelstangenkopfe des Pleuels 23 eingesetzt.
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Wie in den 2 und 3 am deutlichsten dargestellt wird, weist das Nadellager 1 eine allgemein zylindrische Rollenaufnahme 2 mit einer zylindrischen Wand und ferner einen mit dieser Wand einstückig gebildeten ringförmigen Flansch oder Kranz 2d auf, der von einem entsprechenden zylindrischen Ende 2a dieser Wand radial nach innen verlauft. Die zylindrische Wand der Rollenaufnahme 2 weist in axialer Richtung einen Mittelabschnitt auf, der radial nach innen vertieft liegt und einen Abschnitt 2b mit einem kleineren (verringerten) Durchmesser sowie an jeder Seite dieses Abschnittes 2b eine radial geneigte Schräge 2c ergibt, die sich an dessen gegenüberliegenden Enden zum Mittelabschnitt 2b und jedem der gegenüberliegenden zylindrischen Enden 2a fortsetzt. Die zylindrische Wand der Rollenaufnahme 2 mit den Kränzen 2d, der Abschnitt 2b mit verjüngtem Durchmesser und die radial geneigten Schragen 2c an den jeweiligen Seiten des Abschnittes 2b weisen, bei einer Betrachtung entlang einer parallelen Ebene zur Längsachse der Rollenaufnahme 2, einen im Allgemeinen M-förmigen Querschnitt auf.
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Die Rollenaufnahme 2 verfugt über zahlreiche darin axial in Unfangsrichtung der zylindrischen Rollenaufnahme 2 verlaufenden und in gleichem Abstand zueinander an- geordneten, allgemein länglichen Taschen 4 und beinhaltet eine entsprechende Anzah 1 von Nadelwalzen 3, die drehbar in den Taschen 4 aufgenommen sind. Jede der in der zylindrischen Rollenaufnahme 2 definierten Taschen 4 weist die Form eines länglichen Durchbruches durch die gesamte Dicke der zylindrischen Wand der Rollenaufnahme 2 auf und verlauft von einem Ende 2a des Zylinders über den Abschnitt 2b mit verringertem Durchmesser zum gegenuberliegenden Ende 2a des Zylinders. Durch die Bildung der Taschen 4 in der zylindrischen Wand der Rollenaufnahme 2 in dieser Weise entsteht zwischen den benachbarten Taschen 4 eine Strebe 5. Die Rollenaufnahme 2 der oben beschriebenen Bauart wird vorzugsweise durch Ausbohren eines Rohres oder einer Stange aus Stahl einer allgemein als Material für Lager verwendeten Werkstoffklasse hergestellt, kann aber auch durch Anwendung eines beliebigen bekannten Preßformverfahrens aus einer Stahlplatte hergestellt werden.
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Wie in 1A dargestellt, wird das Nadellager 1 in der Praxis in solcher Weise eingesetzt, dass die in den jeweiligen Taschen 4 in der Rollenaufnahme 2 untergebrachten Nadelwalzen 3 zwischen äußeren und inneren Laufringen a und b eingeschlossen sind und in drehendem Kontakt mit diesen gefuhrt werden. Der äußere Laufring a wird durch eine Außenfläche des Kurbelzapfens 27 bzw. des Kolbens 29 definiert, wahrend der innere Laufring b durch eine Innenfläche des kurbelwellenseitigen 23a bzw. kolbenseitigen 23b Pleuelstangenkopfes des Pleuels 23 definiert wird. Mit den Nadelwalzen 3, die von der Rollenaufnahme 2 gehalten werden und zwischen dem äußeren und inneren Laufring a und b angeordnet sind, gehort die Rollenaufnahme 2 zu einer extern geführten Bauart, bei welcher eine Außenflache der zylindrischen Wand der Rollenaufnahme 2 durch den äußeren Laufring b gleitend gefuhrt wird.
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Jede der zwischen den benachbarten Taschen 4 liegenden Streben 5 verfugt über eine abgesenkte Fläche 6, die radial nach außen gebogen ist, an einer Ecke, die zwischen den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Streben begrenzt ist, welche an die benachbarten Taschen 4 und deren Außenflächen angrenzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Bereich der Ecke, an welcher die abgesenkte Fläche 6 gebildet ist, als ein Abschnitt jeder der gegenüberliegenden zylindrischen Enden 2a (3) gewählt, der an eine offene Kante der entsprechenden Tasche 4 angrenzt.
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Ein Abschnitt der radialen Außenfläche jeder Strebe 5, der die jeweilige abgesenkte Fläche 6 definiert, weist einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius auf, der sich, wie in einem vergrößerten Maßstab in 1B dargestellt, langsam in Richtung Mittelpunkt der Breite der jeweiligen Strebe 5 vergrößert. Die abgesenkte Fläche 6 ist, mit anderen Worten, so geformt und profiliert, dass sie eine radiale Außenfläche G aufweist, die, ausgehend von einer Position an der breitenmäßigen Mittellinie der Strebe 5, graduell gleichmäßig in Richtung zur angrenzenden Tasche 4 vertieft wird.
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Es werden nunmehr die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Nadellagers 1 beschrieben.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 kann das Nadellager 1 mit 20 Nadelwalzen 3 beispielsweise einen Innendurchmesser von 26 mm, einen Außendurchmesser von 31 mm und eine Lange von 13,8 mm aufweisen; jede der Nadelwalzen 3 kann einen Durchmesser von 2,5 mm und eine Länge von 10,8 mm haben; und die Rollenaufnahme 2 kann einen Außendurchmesser von 30,9 mm mit Streben 5 von jeweils 2,30 mm Breite aufweisen. Jede der abgesenkten Flächen 6 in der jeweiligen Strebe 5 des Nadellagers 1 mit den spezifischen Abmessungen wird in der nachfolgend beschriebenen Weise geformt und zusammengestellt.
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Insbesondere mit Bezug auf die 1B wird ein Schnittpunkt zwischen der Außenfläche H der Rollenaufnahme 2 und der Linie K, die anliegend an den jeweiligen gegenuberliegenden Seiten der jeweiligen Strebe 5, die der angrenzenden Tasche 4 gegenübersteht, verläuft, mit A bezeichnet. Linien, die parallel zur breitenmäßigen Mittellinie O der Strebe 5 in einem entsprechenden Abstand von 0,15 mm und 0,25 mm zu Punkt A senkrecht zur breitenmäßigen Mittellinie 0 der Strebe 5 verlaufen, werden mit B bzw. C bezeichnet. Die Außenseite G der jeweiligen abgesenkten Flache 6 bildet den Ausgangspunkt, von welchem aus die Fläche sich abzusenken beginnt, und D bezeichnet einen Punkt, der einen allgemein mittleren Abschnitt der Breite eines Mittelabschnitts der jeweiligen Strebe 5 anzeigt.
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Bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird der Absenkbetrag 61 der abgesenkten Fläche 6 (der Betrag, uber welchen die Flache 6 abgesenkt wird), der dem Abstand entlang der Linie C zwischen der Außenfläche H der Rollenaufnahme 2 und der Außenseite G der abgesenkten Fläche 6 entspricht, in einem Bereich von 0,010 mm und 0,050 mm gewählt. Ferner wird der Absenkbetrag 62 (der Betrag, über welchen die Fläche 6 abgesenkt wird) der abgesenkten Flache 6, der dem Abstand entlang der Linie B zwischen der Außenseite H der Rollenaufnahme 2 und der Außenseite G der abgesenkten Fläche 6 entspricht, in einem Bereich von 0,030 mm und 0,100 mm gewählt. Der Absenkbetrag 62 entlang der Linie B, der im Bereich von 0,030 mm und 0,100 mm liegt, ist der Bereich, in welchem, wenn die Absenkung 61 entlang der Linie C in einem Bereich von 0,010 mm und 0,050 mm gewählt wird, die Außenseite G der abgesenkten Fläche 6 sich langsam entsprechend des vorhergehend besprochenen, veränderten Krümmungsradius biegen kann.
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Zur Verdeutlichung der Form der abgesenkten Flache 6 im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel werden nunmehr die Vergleiche 1 und 2 beschrieben. Bei einer Rollenaufnahme fur den Einsatz bei niedriger Drehgeschwindigkeit, die den Vergleich 1 darstellt, weist der Querschnitt der abgesenkten Fläche eine Krümmung entsprechend der Kurve E in 1B auf und eine Absenkung 62 wird hier nicht gebildet. Eine weitere Rollenaufnahme für den Einsatz bei hoher Drehgeschwindigkeit, welche den Vergleich 2 darstellt, ist so gebaut, dass die abgesenkte Flache im Querschnitt eine Krummung entsprechend der in 1B dargestellten Kurve F aufweist und entlang der Linie B leicht abfällt, eine Absenkung 61 wird jedoch nicht gebildet.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenseite G der abgesenkten Fläche 6 so geformt, dass sich die Absenkung 61 entlang der Linie C ergibt. Mit anderen Worten ist die abgesenkte Fläche 6 so geformt, dass diese von der an die Tasche 4 angrenzenden Seite über einen Bereich der Breite, der 1/5 bis 1/3 der Breite der jeweiligen Strebe 5 entspricht, verläuft.
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Es wurden verschiedene Tests zur Darstellung der Eigenschaften durchgeführt, die sich durch das Nadellager 1 ergaben, wenn die Form der abgesenkten Flache 6 verändert wurde.
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Zuerst wurde eine Temperaturänderung des Nadellagers
1 gemessen, die sich infolge einer Temperaturerhöhung des Schmieröls ergab und beim Einsatz des Nadellagers
1 unter Testbedingungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, festgestellt wurde, während der veränderte Absenkbetrag
61 (der Betrag, über welchen die Fläche
6 abgesenkt wird) entlang der Linie C in einem Bereich von 0 bis 0,060 mm (60 µm) angewendet wurde.
Tabelle 1:
| Umdrehungen der Welle | 14.000 Upm konstant |
| Last | 3.400 N (350 kgf) |
| Versuchsdauer | 5 Stunden |
| Verwende tes Schmiermittel | 4-Takt-Motorenöl: lOW-30 tropfenweise zugeführt: 0,05 ml/35 Sek. pro Tropfen |
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Eine Beurteilung der Beziehung zwischen Temperaturunterschieden des Nadellagers 1 bezogen auf den Absenkbetrag 61 beim Einsatz unter den oben dargestellten Testbedingungen ergab die in 6 dargestellten Daten, in welcher auf der X-Achse die Absenkung (µm) und auf der Y-Achse die Temperatur (°C} darstellt wird. Mit Bezug auf die 6 ist der Temparturanstieg des Nadellagers 1, wenn die Absenkung 61 im Bereich von 0,010 mm (10 µm) bis 0,050 mm (50 µm) liegt, für dieses so geeignet, dass ein ungewunschter Temperaturanstieg des Schmierols erfolgreich unterdrückt werden konnte. Es ist allerdings zu beachten, dass bei einem Absenkbetrag 61 von 0,030 mm (30 µm) der Temperaturanstieg minimal war.
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Daraufhin wurde die Häufigkeit (Rate) des Metall-zu-Metall-Kontaktes zwischen der Außenfläche H der Rollenaufnahme und einem Gehäuse des Nadellagers
1 gemessen, die beim Einsatz des Nadellagers
1 unter den in Tabelle 2 dargestellten Testbedingungen festgestellt wurde; es wurde hierbei ein veränderter Absenkbetrag
61 (der Betrag, über welchen die Flache
6 abgesenkt wird) entlang der Linie C im Bereich von zwischen 0 und 0,060 mm (60 µm) angewendet.
Tabelle 2:
| Umdrehungszahl | 0 → 6.000 Upm |
| Last | 8,5 kgf |
| Schmiermittel | 4-Takt-Motorenöl: 10W-30 |
| Schmierverfahren | Kissenschmierung |
| Versuchsdauer | 350 Sekunden |
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Eine Beurteilung der Beziehung zwischen der Häufigkeit (Rate) des Metall-zu-Metall-Kontaktes zwischen der Außenflache H des Nadellagers 1 und dem Lagergehäuse beim Einsatz unter den oben dargestellten Testbedingungen ergab die in 7 dargestellten Daten, in welcher auf der X-Achse die Absenkung (µm) und auf der Y-Achse der Metall-zu-Metall-Kontakt (%) darstellt wird. Wie in 7 gezeigt wird, ist der Metall-zu-Metall-Kontakt des Nadellagers 1, wenn die Absenkung 61 im Bereich von 0,010 mm (10 µm) bis 0,050 mm (50 µm) liegt, für dieses so geeignet, dass ein ungewunschter Temperaturanstieg des Schmieröls erfolgreich unterdruckt werden konnte. Es ist allerdings zu beachten, dass bei einem Absenkbetrag 61 von 0,030 mm (30 µm) der Metall-zu-Metall-Kontakt minimal war.
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Aus den in den 6 und 7 dargestellten jeweiligen Diagrammen wurde entnommen, dass eine geeignete Schmierung erhalten werden kann, wenn der Absenkbetrag 61 der abgesenkten Flache 6 entlang der Linie C entsprechend einem erfindungsgemaß vorbestimmten Betrag gewählt wird.
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In 8 wird die Beziehung zwischen der gewählten Position, gemessen von Punkt A der abgesenkten Fläche 6, und dem Absenkbetrag an dieser gewählten Position dargestellt, wobei der veränderte Absenkbetrag 61 (der Betrag, über welchen die Fläche 6 abgesenkt wird) entlang der Linie C im Bereich von zwischen 0 und 0,060 mm (60 µm) liegt. In 8 wird auf der X-Achse der Abstand (mm) vom Punkt A zur gewählten Position und auf der Y-Achse der Absenkbetrag (µm) 61 dargestellt. Es ist verstandlich, dass, basierend auf den in 8 dargestellten Ergebnissen, die entsprechenden Positionen fur die Linien B und C leicht nachvollzogen werden konnen.
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Die abgesenkte Fläche 6 in der Rollenaufnahme 2 kann auf folgende Weise gebildet werden. Ein anders geformtes Zwischenprodukt, aus dem allmählich die Rollenaufnahme hergestellt werden soll, wird mit Hilfe eines bekannten Schleif- oder Preßformverfahrens vorbereitet. Nach der Wärmebehandlung des Zwischenproduktes wird dieses zur Bildung der abgesenkten Flache 6, wie in 9 dargestellt, einem Trommelverfahren (tumbling process) unterzogen.
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Das Trommelverfahren ist eine Technik, bei welcher, während das wärmebehandelte Zwischenprodukt 6A und eine Masse von Schleifpartikeln 11 in einem Rührbehälter 12, das heißt, einer Trommel (tumbler), untergebracht sind, dieser Rührbehalter 12 zum Schleifen des Zwischenproduktes 6A mittels der Schleifpartikel 11 gedreht wird. Die Masse der Schleifpartikel 11 besteht aus Partikeln 1 1A einer großen Partikelgröße und Partikeln 11B einer kleinen Partikelgröße. Die großen Schleifpartikel 11A verfügen vorzugsweise über eine Partikelgröße, die etwa dreimal dem Durchmesser der jeweiligen Nadelwalze 3 entspricht, wahrend die kleinen Schleifpartikel 11B eine Partikelgroße aufweisen, die etwa 80% des Durchmessers der jeweiligen Nadelwalze 3 entspricht.
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Die Verwendung der Schleifpartikel 11A und 11B in den verschiedenen Partikelgroßen, wie oben beschrieben, ist insofern erfindungsgemäß vorteilhaft, als die Außenseite der jeweiligen Strebe 5 durch die großen Schleifpartikel 11A, wie in 10A gezeigt, geschliffen werden kann, während entsprechend der 108 die kleinen Schleifpartikel 11B in die Taschen 4 hineinragende Ausbuchtungen 9 abschleifen können, die infolge des Schleifens der Außenseite der jeweiligen Strebe 5 entstehen wurden, und ebenso Grate entfernen können, die sich beim Preßformen zur Bildung der Taschen 4 ergeben. Aus diesem Grunde kann wahrend des Trommelverfahrens jede der Streben 5 in der Rollenaufnahme 2 leicht so geformt und profiliert werden, dass die abgesenkte Fläche 6 eine gebogene Form annimmt, das heißt, einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius aufweist, der sich graduell in Richtung des Mittelpunkts der Breite der jeweiligen Strebe 5 vergrößert. Es ist zu beachten, dass die Verwendung der Mischung von großen und kleinen Schleifpartikeln 11A und 11B unterschiedlicher Partikelgrößen darüber hinaus insofern vorteilhaft ist, als selbst bei längerer Anwendung des Trommelverfahrens zur Erhöhung des Absenkbetrages keine Ausbuchtungen entstehen.
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Da die abgesenkte Fläche 6 in einem Abschnitt der Außenfläche der Rollenaufnahme 2 gebildet wird, die an eine offene Kante der jeweiligen Tasche 4 angrenzt, kann bei dem Nadellager 1 der oben beschriebenen Bauart das Schmieröl wirksam an der abgesenkten Fläche 6 gehalten werden, um die Schmierung der von außen geführten Rollenaufnahme 2, bei welcher eine Außenfläche der zylindrischen Wand durch den äußeren Laufring b gleitend gefuhrt wird, zu steigern und hierdurch ein gleichmäßiges Drehen zu gewährleisten. Da die abgesenkte Flache 6 einen Querschnitt mit einem Krummungsradius aufweist, der sich allmahlich in Richtung eines Mittelpunktes der Breite der jeweiligen Strebe 5 vergrößert, ist eine hohe Schmierfahigkeit bei hoher Drehgeschwindigkeit und mit minimalem Temperaturanstieg des Schmieröls insbesondere wünschenswert.
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Sofern die abgesenkte Fläche 6 einen Querschnitt mit einem Krümmungsradius aufweist, der sich langsam in Richtung eines Mittelpunktes der Breite der jeweiligen Strebe 5 vergrößert, kann das oben beschriebene Trommel verfahren vorteilhafterweise bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung eingesetzt und gleichzeitig eine Steigerung der Produktivität erreicht werden.
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Bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die Rollenaufnahme 2 jedoch nicht immer auf die oben in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschriebene Form beschränkt werden, soweit sie allerdings eine zylindrische Form hat, kann eine beliebige geeignete Form verwendet werden. Wie in 12 dargestellt, kann die Rollenaufnahme 2 beispielsweise eine Form aufweisen, bei welcher nur die Innenflache der zylindrischen Wand der Rollenaufnahme 2 einen nach innen zurückgesetzten, das heißt, von der Rollenaufnahme radial nach außen tieferliegenden Zwischenabschnitt aufweist, während die zylindrische Wand über einen gleichmäßigen Außendurchmesser verfügt.
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Die radial nach innen verlaufenden Flansche oder Kränze, die mit der Bezugsziffer 2d beschrieben und dargestellt und an den jeweiligen Enden der zylindrischen Wand der Rollenaufnahme 2 in der vorhergehenden Ausführungsform eingesetzt wurden, sind bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung, wie in 11 dargestellt, nicht von wesentlicher Bedeutung. Durch die in 11 dargestellte Abänderung kann die Rollenaufnahme 2 durch Rollen einer bandförmigen Metallplatte in eine zylindrische Form gebracht werden, bei der die gegenüberliegenden Enden zusammengeschweißt werden und somit eine geschweißte, zylindrische Rollenaufnahme erhalten wird.
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Die abgesenkte Fläche 6 kann an den jeweils gegenüberliegenden Enden 2a des Zylinders definiert werden, wie dies bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sowie bei der in 11 gezeigten modifizierten Rollenaufnahme 2 der Fall ist, oder an der offenen Kante der jeweiligen Tasche über deren gesamte Breite, wie dies im Falle der in 12 dargestellten modifizierten Rollenaufnahme 2 gezeigt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die nur dem Zwecke der Darstellung dienen, vollständig beschrieben wurde, kann sich der Fachmann anhand der hier dargelegten Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Offensichtlichkeit der vorliegenden Erfindung vorstellen. Solche Änderungen und Modifikationen sind, soweit sie nicht von demdurch die beigefügten Patentansprüche bezeichneten Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, als hierin enthalten zu betrachten.
